Question

【題目】三氯化磷(PCl3)是一種用于有機(jī)合成的重要催化劑。已知：紅磷與少量Cl2反應(yīng)生成PCl3，與過量Cl2反應(yīng)生成PCl5。PCl3遇O2會生成POCl3(三氯氧磷)， POCl3溶于PCl3，PCl3遇水會強(qiáng)烈水解。PCl3、POCl3的熔沸點見下表。

物質(zhì)	熔點/℃	沸點/℃
PCl3	-112	75.5
POCl3	2	105.3

請答下面問題：

（1）選下圖所示發(fā)生裝置，可分別制備氯氣

你選用的裝置是___________，反應(yīng)的離子方程式為____________

（2）實驗室常用下圖所示裝置制取PCl3。

①玻璃管之間的連接需要用到膠皮管，連接的方法是：先把_______，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管。

②B中所盛試劑是____________________，F(xiàn)中堿石灰的作用是_____________________。

③實驗時，檢查裝置氣密性后，向D裝置的曲頸瓶中加入紅磷，打開K3通入干燥的CO2，一段時間后，關(guān)閉K3，加熱曲頸瓶至上部有黃色升華物出現(xiàn)時通入氯氣，反應(yīng)立即進(jìn)行。通干燥CO2的作用是______________________________，C裝置中的K1、 K2的設(shè)計也出于類似的目的，為了達(dá)到這—實驗?zāi)康模瑢嶒灂r與K1、 K2有關(guān)的操作是___________________。

（3）實驗制得的粗產(chǎn)品中常含有POCl3、PCl5等。加入紅磷加熱除去PCl5，加入紅磷時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________，然后通過__________________(填實驗操作名稱)，即可得到較純凈的PCl3。

（4） 通過下面方法可測定產(chǎn)品中PCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：

①迅速稱取1.00g產(chǎn)品，加水反應(yīng)后配成250mL溶液：

②取以上溶液25.00mL，向其中加入10.00mL0.1000mol/L碘水(足量)，充分反應(yīng)；

③向②所得溶液中加入幾滴淀粉溶液，用0.1000 mol/L的Na2S2O3溶液滴定；

④重復(fù)②、③操作，平均消耗0.1000 mol/L Na2S2O3溶液8.00mL.

己知：H3PO3+I2+H2O=H3PO4+2HI, I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，假設(shè)測定過程中沒有其他反應(yīng)，該產(chǎn)品中PCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______ 。

Answer 1

【答案】 ②或③； 2MnO4－＋10Cl－＋16H＋= 2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O或MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。 玻璃管口用水潤濕 濃硫酸 吸收多余的Cl2 ，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶與PCl3反應(yīng) 排盡裝置中的空氣，防止PCl3 與O2反應(yīng) 先關(guān)閉K1，打開K2，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，打開K1，關(guān)閉K2 3PCl5+2P=5PCl3 蒸餾 82.5%

【解析】實驗室要用紅磷與干燥的氯氣模擬工業(yè)生產(chǎn)制取PCl3 流程為:利用②或③裝置制得氯氣,因PCl3遇水會強(qiáng)烈水解,所以氯氣需干燥，B裝置利用濃硫酸干燥氯氣,利用二氧化碳排盡裝置中的空氣，PCl3沸點為75.5℃,利用E裝置防止PCl3揮發(fā)(冷凝),因尾氣中含有有毒氣體氯氣,且空氣中水蒸氣可能進(jìn)入裝置,所以用F裝置利用堿石灰吸收多余的氯氣,防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶和PCl3反應(yīng)。

(1)實驗前玻璃管之間連接需要用到橡皮管,其連接方法是先用水潤濕玻璃管口。

(2)氯氣為酸性氣體,需用酸性干燥劑干燥,吸收多余的氯氣,防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶與PCl3反應(yīng)。

(3)因為PCl3遇氧氣會生成POCl3,遇水生成H3PO3和HCl,紅磷在溫度較高的條件下能自燃,通入二氧化碳趕凈空氣,通入二氧化碳趕凈空氣，避免水和氧氣與三氯化磷發(fā)生反應(yīng)；先關(guān)閉 K1，打開K2，利用氯氣排凈裝置中的空氣。

(4)根據(jù)物質(zhì)的沸點數(shù)值不同,可以利用蒸餾的方法分離出三氯化磷。

(5)通過滴定原理測定混合物中PCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù),可借助于原子守恒并結(jié)合關(guān)系式為PCl3—H3PO3—I2和2Na2S2O3--I2,進(jìn)行計算。

（1）如果選用②裝置，可以用酸性高錳酸鉀溶液與濃鹽酸反應(yīng)生成氯化鉀、氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)的離子方程式為2MnO4－＋10Cl－＋16H＋= 2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；如果選用③裝置，可以用二氧化錳與濃鹽酸加熱反應(yīng)制備氯氣，生成氯化錳、氯氣和水，反應(yīng)的離子方程式為：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；正確答案：②或③；2MnO4－＋10Cl－＋16H＋= 2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O或MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。

（2）①玻璃管之間的連接需要用到膠皮管，連接的方法是：先把玻璃管口用水潤濕，然后稍稍用力即可把玻璃管插入橡皮管；正確答案：先把玻璃管口用水潤濕。

②PCl3遇水會強(qiáng)烈水解，因此氯氣必須干燥，B中所盛試劑是濃硫酸，吸收水蒸氣；由于氯氣有毒，污染環(huán)境，F(xiàn)中堿石灰的作用是吸收多余的Cl2 ，同時防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶與PCl3反應(yīng)；正確答案：濃硫酸；吸收多余的Cl2 ，防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入燒瓶與PCl3反應(yīng)。

③根據(jù)題給信息可知，因為PCl3 遇O2會生成POCl3,遇水生成H3PO3和HCl,所以通干燥CO2的作用是排盡裝置中的空氣，防止PCl3 與O2反應(yīng)；C裝置中的K1、 K2的設(shè)計也出于類似的目的，具體操作為：先關(guān)閉K1，打開K2，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，打開K1，關(guān)閉K2；正確答案：排盡裝置中的空氣，防止PCl3 與O2反應(yīng)；先關(guān)閉K1，打開K2，等B中溶液上方充滿黃綠色氣體后，打開K1，關(guān)閉K2。

（3）PCl5與紅磷發(fā)生加成反應(yīng)生成PCl3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3PCl5+2P=5PCl3；利用PCl3與POCl3均為液體，沸點不同，采用蒸餾的方法進(jìn)行分離提純；正確答案：3PCl5+2P=5PCl3；蒸餾。

（4）根據(jù)題給信息可知：滴定實驗涉及關(guān)系式為PCl3—H3PO3—I2和2Na2S2O3--I2,設(shè)混合物中PCl3的物質(zhì)的量為nmol,水解生成的H3PO3反應(yīng)掉的I2的物質(zhì)的量為nmol；滴定多余I2的消耗的Na2S2O3的物質(zhì)的量為0.1×8.40×10-3=8.4×10-4mol，多余的I2的物質(zhì)的量為0.0008/2=0.0004mol,提供I2的總物質(zhì)的量0.1×10×10-3mol，H3PO3反應(yīng)掉的I2的物質(zhì)的量: 1×10-3-0.0004=0.0006 mol,25.00mL溶液里含有PCl3的質(zhì)量為0.0006×137.5=0.0825g,則250mL溶液中，含有PCl3的質(zhì)量為0.825 g，產(chǎn)品中PCl3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.825/1×100%=82.5%；正確答案：82.5%。